Stabilní izotopy.

Prezentace na téma: "Stabilní izotopy."— Transkript prezentace:

1 Stabilní izotopy

2 Izotopy Stejné atomové číslo, různé hmotové číslo (různý počet neutronů).

3 Izotopy

4 Vlastnosti důležité pro využití (fyzikální)
nízká hmotnost relativně velký rozdíl hmotnosti mezi izotopy vysoký stupeň kovalentní vazby více oxidačních stavů relativně vysoká koncentrace méně zastoupeného izotopu (nejméně desetiny %)

5 Standardy prvek značení poměr standard abs. poměr H D 2H/1H SMOW
1,557×10–4 Li 6Li 6Li/7Li NBS L-SVEC 0,08306 B 11B 11B/10B NBS 951 4,044 C 13C 13C/12C PDB 1,122×10–2 N 15N 15N/14N ATM 3,613×10–3 O 18O 18O/16O SMOV, PDB 2,0052×10–3 17O 17O/16O 3,76×10–4 S 34S 34S/32S CDT 4,43×10–2 SMOW - Standard Mean of Ocean Water PDB - Pee Dee Belemnite ATM - ATMospheric nitrogen CDT - Canyon Diablo troilite (z meteoritu) NBS - National Bureau of Standards (USA)

6 Frakcionace izotopů - vyjádření
frakcionace vyjádřená jako  (‰) 18O = { [(18O/16O)vz – (18O/16O)SMOW] / (18O/16O)SMOW} × 103 koeficient frakcionace A-B = RA/RB A-B = A – B  = 103 ln  frakcionace – translační, rotační a vibrační pohyb 1/2 C16O2 + H218O  1/2 C18O2 + H216O K = 1,04 (25°C)

7 Teplotní závislost  = A + B/T  = 1 + 1/T2
Závislost na složení a tlaku těžší izotop do fáze s pevnější vazbou (a kovalentní) 18O – více v křemeni než v magnetitu 18O – více v CO32– než ve vodě (30 ‰) vliv tlaku zanedbatelný: (G/p)= V

8 Kinetika difuze, odpařování
pokud není dosaženo rovnováhy v reakci, reakční produkty nabohaceny lehčím izotopem (fotosyntéza, bakteriální redukce) Frakcionace A  H216O, B  H218O dA = kAA, dB = kBB koeficient frakcionace:  = kB / kA po integraci: ln B/B°=  ln A/A° B/B°= (A/A°) (B/A) /(B°/A°) = f–1 [(B/A) – (B°/A°)]/(B°/A°) = f–1– 1  = 1000(f–1– 1) kde  je rozdíl původního izotopického složení a izotopického složení po tom, kdy zkondenzovala (vykrystalizovala) část f

9 Frakcionace Izotopické složení zbývající páry po kondenzaci (f – 1) množství vody ve srovnání s původním izotopickým složením páry. Znázorněna je nerovnovážná a rovnovážná kondenzace.

10 Geotermometrie ln K = ln  = A + B/T2
Frakcionace kyslíku mezi různými minerály jako funkce T Frakcionace S mezi H2S a dalšími sirnými látkami

11 Hydrosféra a atmosféra - I

12 Hydrosféra a atmosféra - II
Urey: frakcionace 18O mezi kalcitem a vodou T (°C) = 16,9 – 4,2 kal-H2O + 0,13 kal-H2O2 Ledovce Grónska: – 30 až – 35 ‰ Ledovce Antarktidy: – 50 ‰ Dnešní stav: Kontinentální led: 27,5 mil. km3 Voda v oceánech: 1350 mil. km3 Ledové doby: vzrůst ledu o 42 mil. km3 snížení hladiny o 125 m Hydrosféra a atmosféra - II

13 Paleoteploty Rekonstrukce paleoteplot z ledu vrtu Vostok na základě D. Křivka 18O ukazuje změny izotopického složení oceánu odvozené z karbonátů sedimentů.

14 Hydrotermální systémy
Frakcionace D a 18O v meteorických hydrotermálních systémech. K frakcionaci dochází v důsledku zahřívání, varu a míšení vod.

15 Krystalizace magmatu Frakční krystalizace
Rl / Ro = 1/ [f +  (1-f)]  = Rs / Rl  = tav – o = [Rl/Ro – 1] × 1000  = 1000 (f–1 – 1) frakční krystalizace: pro kyslík  velmi blízké 1 Frakční krystalizace a asimilace (AFC) l – o = [ (a – o) + ×R] (1 – f(1/(R–1)) l – magma o - původní magma, a - asimilovaný materiál,  = l –  kryst R - poměr mezi krystalizovaným a asimilovaným materiálem